CN116034221A - 用于对多个浮式风力涡轮机进行组装的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于对多个浮式风力涡轮机(12)进行组装的方法和安装设备。该方法包括：通过在隐蔽的场所处布置具有起重机(4)的安装船(1)以及将驳船(2)停泊成与所述船(1)相邻，建立安装设备。另外，将多个涡轮机叶片(6)、多个塔架段(8)和多个吊舱(10)运输至所述安装设备，以及将这些部件提升到所述安装设备上。另外，将第一浮式风力涡轮机基部件(11a)牵引至所述安装设备，将通过对一组所述塔架段(8)进行组装获得的塔架(8a)竖立在所述第一基部件上(11a)，将吊舱(10)安装在所述塔架(8a)的顶部上，将一组涡轮机叶片(6)安装在所述吊舱(10)上以形成完整的风力涡轮机(12a)，以及最后，将所述第一风力涡轮机(12a)牵引离开。

Description

用于对多个浮式风力涡轮机进行组装的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种如在所附权利要求书中限定的在浮式基部件(foundation)上对风力涡轮机进行组装的方法和装置。
背景技术
在现有技术中，风力涡轮机在安装场所处被单独组装，或者在码头处被组装并且运输至安装场所。在风力涡轮机在码头处被组装并且运输至安装场所的情况下，多个风力涡轮机可以由同一船运输至安装场所。
在CN101429928B中示出了第一种类型的技术的示例，其中，使用驳船来对风力涡轮机进行运输，并且起重机船将涡轮机从驳船提升到基部件上。
在WO2019100909A1中示出了后一种类型的技术的示例，其中，多个已组装的涡轮机被布置在船的机架上并且被运输至安装场所，在该安装场所处，多个已组装的涡轮机被提升到海里。
WO2019245366描述了一种将风力涡轮机安装在安装场所处的安装设备和方法。这需要被设计成在公海处使用的船，并且这种安装只能在无风浪天气期间进行。这些因素将增加成本，并且缩短天气窗口期。
EP2597027还描述了一种用于在安装场所处对风力涡轮机进行组装的安装设备。由于风力涡轮机是浮式涡轮机，因此安装船配备有附接至浮式基部件的抓持部分。
其他现有技术示例在GB2225365B、CN101565091B、CB106014874B、JP1985208512A、CN110173397A、GB2479232A、JP5189050B2、CN102092645、WO2018074923、US2014317927、US2019186465、EP2724021以及CN104192272A。
现场单独组装方法是缓慢且费力的过程，而不适合对多个风力涡轮机进行安装。驳船必须行进回到港口以接取下一个涡轮机。同时，起重机船将是空闲的，以等待驳船返回。
将多个已组装的涡轮机运输至安装场所或区域是更高效的，但这种运输需要能够对已组装的风力涡轮机进行运输的专用船。
随着对可再生能源的需求不断增加，基于海洋的风力涡轮机已经成为日益可行的能源来源。因此，如今，一个接一个地建造风力涡轮机是不可行的。这是太低效和昂贵的。因此，需要下述新的方法和装置：该方法和装置既是有效的且不需要专门构建的船，而是可以使用标准的驳船、运输船和起重机船来进行作业。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种允许对完整的浮式风力涡轮机进行连续系列化生产的方法和装置。
另一目的是降低成本和构建时间。
上述目的是通过后续的权利要求1和权利要求8的区别特征来实现的。
通过本发明的新方法，风力涡轮机的系列化生产可以在无需大量时间等待任何相关船的情况下进行。
附图说明
现在将结合在附图中所示的说明性且示例性的实施方式对本发明进行描述，在附图中：
图1示出了在风力涡轮机的组装期间要用作永久安装装置的安装船和驳船，
图2示出了在安装装置处停泊的第一给送船，
图3示出了已经从第一给送船装载至驳船的风力涡轮机叶片，
图4示出了已经与塔架部分一起到达的第二重型提升给送船，
图5示出了塔架段中的已经从第二给送船提升到安装船上的部分，
图6示出了与吊舱(nacelle)一起到达的第三给送船，
图7示出了正在卸载的吊舱，
图8示出了已经到达安装装置处的第一基部件，
图9示出了竖立在第一基部件上的塔架，
图10示出了塔架段的进一步卸载，
图11示出了已经安装在第一风力涡轮机上的吊舱，
图12示出了安装在第一风力涡轮机上的叶片，
图13示出了被牵引离开的第一风力涡轮机以及到达的第二基部件，
图14示出了竖立在第二基部件上的塔架，
图15示出了已经完成的第二风力涡轮机，
图16示出了已经竖立在第三基部件上的塔架，
图17示出了已经完成的第三风力涡轮机，
图18示出了已经竖立在第四基部件上的塔架，
图19示出了已经完成的第四风力发电机，
图20示出了返回至安装装置的第一给送船，
图21示出了返回至安装装置的第三给送船，
图22示出了返回至安装装置的第二给送船，以及
图23示出了已经完成的第五风力涡轮机。
具体实施方式
本发明的示例性实施方式被示出为图1至图23中的系列。作为该方法的第一步骤，安装船1和驳船2被带到遮蔽区域，比如具有足够深度的峡湾或海湾。
驳船2是使用锚固件(未示出)来停泊的，并且安装船1定位成与驳船2相邻，如图1中所示。安装船1优选地为自升类型的，具有自升式腿部3。自升式腿部3降低至海底，以在水表面以上的固定位置中对船1进行支撑。
安装船配备有具有足够提升能力的起重机4，以对风力涡轮机的重型部件进行提升。
在安装船1和驳船2处于固定位置中的情况下，第一给送船5与成堆的涡轮机叶片6一起到达。给送船5被移动成与驳船2相邻，并且在安装船1的相反侧处停泊至该驳船2，如图2中所示。叶片6被容纳在框架、笼状件或盒状件内，使得叶片可以叠置在给送船5的甲板上。在下文中，框架、笼状件或盒状件将被称为笼状件。
然后，起重机4将叶片6从给送船5上提升起来并且提升到驳船2上，如图3中所示。驳船可能不具有用于所有叶片的足够空间。在这种情况下，叶片中的一些叶片将保留在给送船上，直至足够数量的叶片被组装至风力涡轮机以释放空间。在所有叶片已经从第一给送船上卸载时，给送船5自由返回至港口并且接取新的物品。
接下来，第二重型提升给送船7与塔架段8一起到达。重型提升给送船被移动成与安装船1相邻，并且在驳船2的相反侧处停泊至该安装船1，如图4中所示。
然后，塔架段8被从重型提升给送船7上提升起来，并且提升到安装船1的甲板上，如图5中所示。根据塔架段8在已组装的塔架中的位置，塔架段8可以具有不同的长度。由于安装船1可能没有足够的空间来容置所有的塔架段8，一些塔架段8可以保留在第二重型给送船7上。在塔架段8的转移期间，一对塔架8a(根据可用的空间，这可以从一个塔架8a到所有塔架8a)以组装状态竖立在安装船的甲板上。
在下一步骤中，第三给送船9与吊舱10的负载一起到达。这可以在第二重型提升给送船7仍停靠成与安装船1相邻时完成。如从图6可以看出的，驳船2布置成沿着安装船1稍微移位，从而在安装船1的侧部的一部分留出空隙，以供第三给送船9停靠并且停泊成与安装船1相邻。
如图7中所示，吊舱10现在被从第三给送船9上提升起来并且提升到安装船1的甲板上。像第一给送船和第二给送船那样，安装船1(或驳船2)上可能没有用于所有吊舱的足够空间。在这种情况下，吊舱中的一些吊舱将保留在给送船上，直到在安装船上释放出足够的空间。然后，第三给送船自由离开以接取另外的物品。
在风力涡轮机的所有部件现在布置在安装船1、驳船2和可能的第二给送船7上的情况下，第一浮式基部件11a被移动成与安装船1相邻。优选地，这通过两个拖船(未示出)来完成。安装船1上的绞车(未示出)用于将基部件11拉动成靠近安装船1并将该基部件11保持就位。
现在，风力涡轮机的组装已经准备开始。已组装的塔架8a中的一个塔架8a被起重机4提升起来并且提升到供该塔架8a固定的基部件11a上，如图9中所示。
由于供第一塔架8a布置在安装船1上的空间被释放，另外的塔架段8可以被从第二给送船7提升至安装船1上的自由空间，如图10中所示。
现在，吊舱10被安装在塔架8a的顶部上，如图11中所示。起重机4可以继续将塔架段组装成新的塔架8b，只要该新的塔架8b不参与风力涡轮机在基部件11a上的组装操作即可，如图11中所示。
在下一步骤中，叶片抓持件(未示出)附接至起重机4的钩挂部。然后，第一叶片6被直接从驳船2提升离开该第一叶片6的笼状件并且被附接至吊舱10。对接下来的两个叶片6重复同样的步骤。
当起重机空闲时，该起重机可以用于将供叶片6储存的空的笼状件提升到安装船1的甲板上的自由空间上。
在测试了风力涡轮机的功能、即使吊舱旋转后，可以将具有已组装的涡轮机12a的第一基部件11a牵引离开并且牵引至安装场所或临时储存区域，以等待安装。
现在可以将新的基部件11b牵引到第一基部件11a原来的位置，如图13中所示。
在图14中，第二塔架8b已经从安装船1提升到第二基部件11b上并且固定至第二基部件11b。在塔架8b从安装船1移除后的空闲阶段期间，剩余的塔架段8被从第二给送船7提升并且组装至位于安装船1上的第三塔架8c。当最后的塔架段8被从给送船7移除时，给送船7自由离开并返回至港口以接取新的物品，参见图15。
现在，第二涡轮机12b按照与第一涡轮机12a相同的过程被完成组装，并且在测试之后，涡轮机12b将被牵引至安装场所或中间储存区域。
第三基部件11c被牵引至与安装船7相邻的位置，并且第三塔架8c被固定在该第三基部件11c上，如图16中所示。然后，吊舱10和叶片6以与上述方式相同的方式被安装，直到第三涡轮机12c完成，如图17中所示。
在空闲阶段期间，使用起重机4以从已放置在安装船1的甲板上的塔架段8组装出又一塔架8d。
图18示出了第四基部件11d，其中，第四塔架8d固定在该第四基部件11d上。
图19示出了已完成的第四涡轮机12d。在空闲阶段中，起重机4从剩余的塔架段8构建出第五塔架8e(参见图18)。
驳船2现在是空的，并且第一给送船5与新的叶片6一起返回，如图20中所示。这些新的叶片6被提升到驳船2上，而空的叶片笼状件被从安装船1提升至第一给送船5。然后，第一给送船离开。第四涡轮机12d现在已经完成，并且在测试后将被牵引至安装场所或中间储存位置。
如图21中所示，第三给送船9与新的吊舱10一起返回。这些新的吊舱10被提升到安装船1上，如图22中所示。在此之后，第三给送船离开。
第五基部件11e被牵引至安装船1并停泊至安装船1，并且第五塔架8e被提升到第五基部件11e上并且固定至第五基部件11e。同时，第二重型提升给送船7与新的塔架段8一起返回。当起重机4不忙于组装第五涡轮机12e时，新的塔架段中的一些塔架段被提升到安装船1上。
当第五涡轮机12e被测试并发现处于工作状态时，该第五涡轮机12e被牵引离开，并且该过程继续进行，使得另外的基部件被一个接一个地牵引至与安装船相邻的位置。另外的风力涡轮机的组装和安装以与上述方式相同的方法进行，直到生产出所需数量的完整风力涡轮机。
在上述方法中，使用了起重机船，该起重机船不具有用于所有塔架段的足够的甲板空间，使得一些塔架段必须保留在第二给送船上。通过稍大的起重机船，当然可以从给送船卸载所有的塔架段，并且因此可以更早地将给送船空出。
本发明的重要结果在于：安装设备不必等待新的部件到达，而是可以连续地组装风力涡轮机。因此，给送船应当足够早地释放给送船的负载，以能够再次转向港口，并且针对给送船的需要而及时与新的供给部件一起返回。
在上面的示例中，使用了三个给送船。如果港口与安装设备之间的行进时间较短，则两个给送船可能是足够的。

Claims (8)

1.一种用于对多个浮式风力涡轮机进行组装的方法，所述方法包括以下步骤：
a.通过在隐蔽的场所处布置具有起重机的安装船、以及将驳船停泊成与所述安装船相邻，建立安装设备，
b.将多个涡轮机叶片运输至所述安装设备，
c.使用所述起重机来将所述涡轮机叶片提升到所述安装设备上，
d.将多个塔架段运输至所述安装设备，
e.使用所述起重机来将所述多个塔架段中的至少一些塔架段提升到所述安装设备上，
f.将多个吊舱运输至所述安装设备，
g.使用所述起重机来将所述吊舱提升到所述安装设备上，
h.将第一浮式风力涡轮机基部件牵引至所述安装设备，
i.使用所述起重机来将通过对一组所述塔架段进行组装而得到的塔架竖立在所述第一基部件上，
j.使用所述起重机来将吊舱安装在所述塔架的顶部上，
k.使用所述起重机来将一组涡轮机叶片安装在所述吊舱上，以形成完整的风力涡轮机，
l.将所述第一风力涡轮机牵引离开，以在所述第一风力涡轮机被组装的位置处为第二浮式基部件提供空间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述安装船是自升式船，并且所述安装船的布置包括：使用自升式腿部来将所述安装船从海表面提升起来。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述涡轮机叶片是在笼状件中被运输，并且所述涡轮机叶片被提升到所述驳船上。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述塔架段中的至少一些塔架段被提升到所述安装船的甲板上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述塔架段中的一些塔架段保留在给送船上，所述给送船将所述塔架段运输至所述安装设备。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述吊舱被提升到所述安装船上。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，当所述起重机不忙于将风力涡轮机组装在所述基部件上时，所述起重机用于使塔架竖立在所述安装船上。
8.一种风力涡轮机安装设备，所述风力涡轮机安装设备包括具有起重机的安装船、以及驳船，所述安装船是自升式船，并且所述安装船通过使用所述安装船的自升式腿部来将所述船从海表面提升起来而被布置在隐蔽的场所处，并且所述驳船停泊至所述安装船，其中，所述安装设备具有用于对足以组装出多个风力涡轮机的部件进行接纳的甲板空间，并且所述安装设备的特征在于能够将浮式基部件停泊成与所述安装船相邻，所述风力涡轮机能够在所述安装船上被组装。
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